Zoom sur les macrophytes (herbiers)
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Rôle des macrophytes dans la restauration des lagunes méditerranéennes françaises Ines Le Fur & Vincent Ouisse CONTEXTE Exportation N & P excédentaires vers le milieu ouvert Temps de restauration en lagune dépend: Echanges compartiment benthique/colonne d’eau Projets initiés en 2012 RESTOLAG: stocks N et P sédimentaires + flux compartiment benthique/colonne d’eau DEPART: Exportation de la matière vers la mer Structure & fonctionnement des communautés Rôle des communautés biologiques benthiques régulation des cycles de matière au cours de la restauration ? Au niveau benthique: rôle des macrophytes ? CONTEXTE • Macrophytes souvent utilisées comme indicateur d’état de la qualité de la lagune (ex: DCE) D’après Schramm, 1999 Successions végétales au cours de la dégradation THESE: OBJECTIF GENERAL Caractériser le rôle des macrophytes en milieu lagunaire dans la restauration écologique vis-à-vis de l’eutrophisation Quelle est la trajectoire des macrophytes au cours de la restauration écologiques des lagunes? ? THESE: OBJECTIF GENERAL Caractériser le rôle des macrophytes en milieu lagunaire dans la restauration écologique vis-à-vis de l’eutrophisation Quelle est la trajectoire des macrophytes au cours de la restauration écologiques des lagunes? Comment ces successions participent-elles à la régulation des cycles de la matière au sein des lagunes lors de la restauration? ? ? METHODES Analyse des données acquises (DCE, RSL, Suivis gestionnaires, etc.) 33 lagunes Environ 15 ans de données Analyse des données en présence/absence de macrophytes Analyse de la distribution spatiale des macrophytes Analyse de la dynamique temporelle des espèces en fonction des paramètres environnementaux Choix des espèces étudiées et des sites Mesures des flux (N, P, C) in situ DISTRIBUTION SPATIAL DES MACROPHYTES Analyse: CCA Cre Scamandre Ayrolle Grande Palun Bagnas Biguglia La Marette Bolmon Palo Prevost Vic Charnier Medard Campignol Pierre Blanche Or Ponant Mejean Vendres AXE1(57,6%) SALI Arnel Grec AXE 2(23,7%),6%) Ayrolle La Palme Leucate Vaccares Urbino Bages Les Mouettes Gruissan Diana Ingril Berre Thau + AXIS 1 :Salinité NO3_NO2 NH4 PO4 AXE1 : Salinité 2 groupes de lagunes: - Lagunes oligo/mésohalines (salinité < 18) - Lagunes poly/euhalines (salinité >18) NT CHLa CHLa PTPT DISTRIBUTION SPATIAL DES MACROPHYTES Analyse: CCA Cre Scamandre Ayrolle La Palme Leucate Vaccares Urbino Bages Les Mouettes Gruissan Diana Ingril Berre Thau Grande Palun Bagnas Biguglia La Marette Bolmon Palo Prevost Vic Charnier Medard Campignol Pierre Blanche Or Ponant Mejean Vendres AXE1(57,6%) SALI Arnel Grec AXE 2(23,7%),6%) AXE2 :Eutrophisation Ayrolle + AXIS 1 :Salinité NO3_NO2 NH4 PO4 AXE2 : Gradient d’eutrophisation Partie negative : lagunes avec fortes concentration: [PT], [NT], [CHLa] AXE1 : Salinité 2 groups de lagunes: - Lagunes oligo/mésohalines (salinité < 18) - Lagunes poly/euhalines (salinité >18) NT CHLa CHLa PTPT Cre Scamandre Ayrolle Ayrolle La Palme Leucate Vaccares Urbino Bages Les Mouettes Gruissan Diana Ingril Berre Thau Grande Palun Biguglia La Marette Bagnas Charnier Bolmon Palo Prevost Vic AXIS 2(23,7%),6%) DISTRIBUTION SPATIAL DES MACROPHYTES SALI Medard AXE1(57,6%) Campignol Pierre Blanche Or Ponant Mejean Lamprothamnium Valonia Vendres Spyridia Arnel NO3_NO2 NH4 NT PO4 CHLa PT CHLa Grec PT Lagunes oligo/mésohalines Potamogeton sp Lagunes Poly/euhalines forte [Pt], [CHLa], [Nt] = Ulva sp, Gracilaria sp • Faible [Pt], [CHLa], [Nt] = Zostera sp, Acetabularia sp, ect. AXE2 :Eutrophication Centroceras Zostera Acetabularia Rytiphlaea Halopithys Dictyota Cystoseira Alsidium Sargassum Cutleria Potamogeton Polysiphonia Chondria Cladophora Laurencia Griffithsia Codium Ulvaria Bryopsis Chaetomorpha Ruppia Ceramium + Solieria Gracilaria AXIS 1 :Salinity Ulva 7 - DYNAMIQUE TEMPORELLE: cas du Méjean • jusqu’en 2006: rejet de STEP % recouvrement [Chla] (µg.l-1) sediment nu Chaetomorpha Polysiphonia Cladophora Chondria Gracilaria Ulva DYNAMIQUE TEMPORELLE: cas du Méjean • jusq’en 2006: rejet de STEP en lagune [Chla] (µg.l-1) sediment nu • Depuis 2006: Rejet en mer (MAERA) [Nt] [Pt] [Chl a] Recouvrement rapide de macrophytes % recouvrement Chaetomorpha Polysiphonia Cladophora Chondria Gracilaria Ulva Ulva sp. Chaetomorpha sp. Gracilaria sp. DYNAMIQUE TEMPORELLE ENVIRONNEMENT GENRES (MACROPHYTES) d= d=0 Compromise Zostera Absence de macrophytes Ulvaria Cladophora Chondria Acetabularia Ruppia NT CHLOROA PT Polysiphonia Chaetomorpha TURB Gracilaria NH4 PO4 NO3_NO2 Eigenv Ulva Compromis construit à partir de 13 lagunes - Ayrolle (reference), La Palme (Reference DCE),Bages, Or, Ingril, Arnel, Mejean Vic, Pierre-Blanche, Grec, Prevost DYNAMIQUE TEMPORELLE ENVIRONNEMENT GENRES (MACROPHYTES) env spe d=2 d=2 MEW_c1 AYR_c1 à c5 MEW_c3 1 AYR_c1 à c5 MEW_c2 MEW_c1 MEW_c2 1 NT Chl a PT MEW_c3 Turb MEW_c4 MEW_c4 MEW_c5 NH4 PO4 NO3 MEW_c5 CONCLUSION DISTRIBUTION SPATIALE • Difference entre les lagunes oligo/mésohalines et poly/euhalines: composition , distribution différente des espèces avec la salinité • Impact du gradient d’eutrophisation DYNAMIQUE TEMPORELLE • 1eres étapes de restauration: apparition rapide de macrophytes (ex:Méjean) • Trajectoire d’évolution des macrophytes au cours de la restauration PERSPECTIVES • Macrophytes = indicateur qualité écologique mais quel rôle fonctionnel dans la restauration? •Mesure du métabolisme in situ des espèces dominantes • Intégration des connaissances. Modèle lien entre successions des communautés et régulation des flux biogéochimiques. proposition de scénarios types de restauration des lagunes • Quantification du role des macrophytes selon les différents scénarios de restauration Photo: T. Berteaux Distribution potentielle de Zostera noltei dans les lagunes méditerranéennes françaises Ouisse V.1,2*, Perron C.1, Fiandrino A.1,2, Oheix J.1,2, Giraud A.3 and Rochette S.4 1 Ifremer Laboratoire Environnement Ressources Languedoc-Roussillon, 34203 Sète, France 2 UMR MARBEC, CNRS, Ifremer, IRD & Univ Montpellier 3 Agence de l'eau RMC, Montpellier, France 4 Ifremer, Service Application Géomatique, Brest, France * [email protected] Pressions anthropiques + Conditions environnementales naturelles - Concentration en nutriments - Pollutions chimiques - Ancrage -… Présence ou Absence Indicateur écologique (DCE, 2000/60/EC) - Substrat - Lumière (profondeur) - Température - Salinité -… Indice « Macrophytes » dans la lagune de Thau (2011) Indice « Macrophytes » Très bon Bon Moyen Médiocre Mauvais Pas de diagnostique Profondeur (m) Plus de 60% des stations benthiques dans un état « moyen » Pas de diagnostic sur 3 stations (pas de macrophyte) Effets de l'Eutrophisation ou de la profondeur ? Objectif Identifier les variables environnementales (anthropiques et naturelles), qui contrôlent la distribution des macrophytes dans les lagunes méditerranéennes françaises. Focalisée sur Zostera noltei Hypothèses ≈ Présence & Absence Conditions environnementale s naturelles + Pressions anthropiques Le modèle corrélatif (GAM) 1. Recherche des liens entre les observations de Z. noltei et les variables environnementales Variables environnementales Physique + Chimique + Biologique 2. Meilleur modèle = celui qui produit le moins d'erreurs entre l'observation et la prédiction Validation croisée (100 itérations, 80% pour construire et 20% pour évaluer Données disponibles Physique Chimique Biologique Présence/Absence de Zostera noltei Réseau de Suivi Lagunaire (RSL, 1999 - 2013) Variables climatiques Météo France (1999 - 2013) Données environmentales Réseau de Suivi Lagunaire (RSL, 1999 - 2013) 547 observations entre 2001 et 2013 Meilleur modèle & qualité de prédiction Prédictions en accord avec les observations dans 88% des cas Variabilité expliquée ≈ Tension de cisaillement + + Concentration en azote total dans l’eau + Profondeur Presence & Absence + Concentration en phosphates dans l’eau + Lumière disponible - Influence (indirecte) de la tension de cisaillement et de la concentration en nutriments dans l'eau Hypothèses : Limitation du développement des autres espèces compétitrices Pas d'influence des caractéristiques du sédiment Meilleur modèle & qualité de prédiction Comment utiliser ce modèle dans le contexte de la DCE ? ⇒ Prédire les effets de la réduction des pressions sur la distributions de Z. noltei (Définir les seuils de concentration en nutriments) ⇒ Définir le potentiel de colonisation de Z. noltei ⇒ Définir les zones où Z. noltei seraient absente même si l'état est bon (Identifier les zones où les conditions naturelles limitent le dévelopement de Z. noltei) Il est nécessaire de discriminer les effets naturels des effets anthropiques Application dans le contexte de la DCE = Réduction de la pression anthropique ⇒ Diminution NT et PO4 dans l'eau La lagune eutrophisée du Méjean 2012 Scenario Probabilité de présence Augmentation de la probabilité de présence dans la partie Ouest ⇒ Zone potentielle de recolonisation Faible probabilité dans la partie Est ⇒ Développement limité par des conditions naturelles Recolonisation possible dans de nombreuses lagunes (Bages, Bagnas, Campignol, Or, Vendres ) ≈ Conditions environnementale s naturelles + Pressions anthropiques Présence & Absence Modèle avec une bonne qualité de prédiction (88 % en accord avec les observations) Influence (indirecte) de la tension de cisaillement et de la concentration en nutriments dans l'eau Pas d'influence des caractéristiques sédimentaires ≈ Conditions environnementale s naturelles + Pressions anthropiques Présence & Absence Outil intéressant Pour tester l'effet d'une réduction des pressions anthropiques (azote et phosphore) Pour consolider les indicateurs écologiques (prendre en compte les absences naturelles)
